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摘 要

全球大分子药物（抗体药物）产业发展强劲，而且由大规模动物细胞培养获得大分子药物已经成为当下生产的趋势。但是在工艺开发阶段一般使用小型生物反应器如3-15 L玻璃反应器，如何将工艺从小规模扩大到250 L-2000 L甚至更大的大规模生产并没有形成一套成熟的理论方法，目前普遍采用的放大策略是保持不同规模下的单位体积输入功率（P/V）相等。本实验采用部分析因实验设计方法对3 L、250 L、2000 L反应器（通气量、转速、装液量）的氧传质系数（KLa）进行了测定，得到了不同规模、不同测试条件下的KLa值，采用最小二乘法拟合获得KLa的回归方程。基于3 L玻璃反应器的细胞培养数据，利用P/V相等的原则得到250 L、2000 L细胞培养的参数设置并进行细胞培养。经过对各个参数以及产品质量的比较，通过不同规模下的KLa方程和P/V相等的原则，可以将3 L玻璃反应器放大到250 L、2000 L一次性反应器。

关键词：动物细胞培养；P/V相等；氧传质系数；一次性生物反应

Study and application of Chinese hamster ovary cell culture technology amplification

Abstract

The development of global macromolecular drugs (antibody drugs) industry is prosperous, and the large-scale animal cell culture to obtain macromolecular drugs has become the trend of production. But in the process of the development stage, it is generally using small biological reactors such as 3-15 L glass reactors. How the process from the small scale of 3-15 L expand to 250 L-2000 L even larger mass production has not formed a mature theoretical method, the current amplification strategy widely used is keeping identicial unit volume input power (P/V) under different scale. In this experiment, the oxygen mass transfer coefficient (K_La) of 3 L, 250 L and 2000 L reactors (air flow rate, agitation speed and working volume) was measured by partial experimental design method. K_La was obtained under different scale and different test conditions. And the regression equation of K_La was obtained by least squares fitting. Based on the cell culture data of 3 L glass reactor, the parameters of 250 L and 2000 L cell culture were set by the rules of P/V equality and the cell culture was carried out. The parameters and product quality were compared Therefore, 3 L glass reactor can be scaled up to 250 L, 2000 L bioreactor through the different sizes of KLa equation and P/V equal principle at different scales.

Keywords: Cell culture; P/V amplification; KLa; Disposable bioreactor

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 生物制药发展现状 1

1.1.1 全球生物药市场概况 1

1.1.2 中国生物制药市场概况 1

1.2 动物细胞培养 1

1.3 细胞培养工艺放大方法 2

1.3.1几何相似放大 2

1.3.2 以单位体积液体中搅拌功率相等放大 2

1.3.3以单位体积液体的空气流量相同的准则进行放大 3

1.3.4以空气线速度相同的原则进行放大 4

1.3.5 以KLa 相同的原则进行放大 4

1.4 溶氧传质系数K_La 5

1.4.1 K_La在细胞培养放大工艺中的重要性 5

1.4.2 K_La的测定方法 6

1.5本课题应解决的主要问题以及使用的研究方法 6

1.5.1 部分析因设计简介 6

1.5.2最小二乘回归分析 6

1.6 本课题的指导思想 6

第二章 材料与方法 8

2.1 实验材料 8

2.1.1 细胞库 8

2.1.2 主要试剂 8

2.1.3 其他试剂 8

2.1.4 主要仪器、设备 8

2.1.5 主要耗材 9

2.2 实验方法 9

2.2.1 K_La测定操作前准备 9

2.2.2 K_La测定的实验设计 9

2.2.3 KLa测定的实验方法 12

2.2.4 基于P/V相等的细胞培养工艺放大工艺参数设定 12

2.2.5 2000 L细胞培养工艺放大实验方法 14

第三章 结果与讨论 16

3.1 KLa的测定实验数据与实验分析 16

3.2基于P/V相等的细胞培养工艺放大结果讨论 18

3.2.1 细胞培养生长代谢结果讨论 18

3.2.2 产品产量和质量分析 22

3.2.3 理论通氧量和实际通氧量分析 23

3.2.3 工艺参数设定分析 24

3.2.4 本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1结论 26

4.2不足之处及未来展望 26

参考文献 27

致 谢 29

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